[發明專利]一種有機稀土固體膠束及其制備方法和提高太陽能電池光電轉化效率的方法

有效

• 申請號: 201610004793.3
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105440230B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 唐建國;王蝶;沈文飛;王新芝;王瑤;黃林軍;劉繼憲;焦吉慶;王彥欣;王薇;宋燕;楊會會;徐興勤;勞倫斯A·巴菲奧
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08F8/42;C08F8/34;H01L51/42;C09K11/06
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙)11556
• 代理人: 宋華

1.一種有機稀土固體膠束的制備方法，其特征在于，將有機共軛小配體作為第一配體，一種具有兩親性二嵌段聚合物作為第二配體，二者與稀土元素氯化物溶液混合摻雜進行自組裝形成有機稀土固體膠束；所述兩親性二嵌段聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)；有機共軛小配體：稀土元素氯化物：兩親性二嵌段聚合物的摩爾比為3:1:1；有機共軛小配體：稀土元素氯化物：兩親性二嵌段聚合物在50-70℃的油浴鍋中進行絡合反應5-10小時，得到有機稀土固體膠束溶液，有機稀土固體膠束是尺寸在10-20nm的絡合物。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述兩親性二嵌段聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)的制備方法為：(1)稱取一定量的可逆加成斷裂鏈轉移劑(RAFT)和適量的引發劑，二氧六環作為溶劑，加入一定量的甲基丙烯酸甲酯MMA單體，在氮氣環境中和70℃的溫度下進行油浴合成反應8小時，將反應完成的液體用石油醚進行洗滌，抽濾得到上層固體進行干燥制得第一嵌段聚合物；(2)稱取一定量的步驟(1)的產物，加入適量的引發劑，二氧六環作為溶劑，當聚甲基丙烯酸甲酯全部溶解后，加入一定量的丙烯酸單體，在氮氣環境中和50℃的油浴中進行合成反應6小時，用石油醚對所制備的反應液進行洗滌去除雜質和未反應的單體，倒去上層液體得到下層粘狀固體，然后進行干燥制得兩親性二嵌段聚合物(PMMA-b-PAA)。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述稀土元素氯化物溶液包括氯化銪、氯化鋱、氯化銩或氯化釓溶液。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機共軛小配體為2-噻吩甲酰三氟丙酮TTA。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機共軛小配體為1,10-鄰菲羅啉Phen、乙酰丙酮、水楊酸或二苯甲酰甲烷DBM之一。

6.根據權利要求1-5任一所述方法制備獲得的有機稀土固體膠束，尺寸在10-20nm之間，呈球形，具有很強的熒光強度，紫外吸收范圍處于300-425nm之間。

7.一種提高太陽能電池光電轉化效率的方法，其特征在于，將權利要求6所述的有機稀土固體膠束旋涂在太陽能電池的ITO層之上，制備成具有有機稀土固體膠束的太陽能電池，由此可以加大電池對太陽光的吸收，提高光電轉化效率。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，(1)將帶有陽極電極ITO的透明基底依次用洗滌劑、去離子水、丙酮、去離子水、無水乙醇和異丙醇超聲清洗，清洗后用干燥的高純氮氣吹干或高溫烘干，形成潔凈的導電基底；然后將其轉入等離子體表面處理儀，在25Pa氣壓、氧氣和氮氣環境下對ITO導電基底等離子處理5-15分鐘后冷卻至室溫；

(2)用有機極性溶劑對所述有機稀土固體膠束溶液進行稀釋，然后經超聲充分分散，得到分散均勻的有機稀土固體膠束溶液；

(3)在經步驟(1)等離子處理過的ITO導電基底的陽極電極上通過旋涂的方法形成不連續孤島狀的有機稀土固體膠束層；

(4)在步驟(3)中得到的有機稀土固體膠束層的表面通過旋涂方法形成帶有一層空穴傳輸層的導電基底；

(5)將給體材料和受體材料通過勻膠機旋涂的方法在步驟(4)的空穴傳輸層上形成一層光活性層；

(6)將陰極電極的材質通過蒸鍍的方法在步驟(5)的光活性層上形成陰極電極，得到旋涂有機稀土固體膠束層的聚合物太陽能電池。